本发明专利技术涉及一种射频光纤传输系统（ＲｏＦ，Ｒａｄｉｏｏｎ Ｆｉｂｅｒ）的毫米波载波生成装置和方法。该装置由中心站的半导体激光器、相位调制器、正弦波驱动和基站的周期性光滤波器、光探测器、毫米波带通滤波器组成。本发明专利技术在中心站利用相位调制器，采用正弦波对半导体激光器的输出光波进行光学扫频；在基站利用Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ光滤波器的透射响应起伏特性，将频率变化的光波转变成强度变化的光波，通过光探测器和毫米波带通滤波器后，得到毫米波载波。本发明专利技术提出的毫米波生成方法与装置能够以无源的方法在基站中生成毫米波，保证很低的系统成本，同时还具有温度稳定性好、能灵活选择输出频率等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种射频光纤传输系统(RoF，Radio on Fiber)的毫米波载波产生方法和装置，特别是一种中心站用电正弦波扫描光波相位，基站用Fabry-Perot光滤波器加光探测器的光学扫频法产生毫米波载波的方法和装置。
技术介绍
作为超高速无线通信网(下一代高速移动通信和宽带无线接入网)的极具竞争力的一个发展方向，毫米波光纤传输系统融合了毫米波和光纤的优势，解决了宽带无线通信网基站与中心站的连接问题。它能向大量的用户提供无线局域网、宽带接入和移动多媒体等各种业务，具有通信容量大、便携、通信安全性强等诸多优点。超高速无线通信网的毫米波光纤传输系统由三大部分组成，一部分是中心站，它集成了信号处理的各项功能，如高速基带信号的调制、解调、驱动、放大，光波的发送和探测等。第二部分是光纤传输链路，完成中心站与基站之间光波的双向传输。第三部分是基站，完成光波与毫米波的转换，对基带信号透明。由于毫米波的传输距离有限，在一个超高速无线通信网络中要求将一个基站的覆盖范围取得很小，称为微微蜂窝。由于基站数目的急剧增多，每一个基站的设备必须十分简单和价廉才有推广应用的价值。因而在毫米波通信系统中，作为通信系统的心脏起发射源和本振源作用的毫米波发生器，它所涉及的毫米波生成技术和毫米波光纤传输技术在成本和系统性能两个方面对于通信系统的实现起至关重要的作用。经文献检索发现，Ken-Ichi Kitayama在A Taylor & Francis JournalFiber andIntegrated Optics，19P167-P186，2000上发表的Architectural Considerations of Fiber-RadioMillimeter-Wave Wireless Access Systems中介绍了RoF系统中产生毫米波的四种方法外调制法、光自外差法、光上下变频法和电吸收收发器法。但是这些方法要么需要精密偏置的电光调制器或者精密的相干激光器或者毫米波本振源和混频器，导致基站结构庞杂，成本很高；要么基站结构简化了，但光纤色散的影响较严重，调制深度不高，有非线性效应，或有较强的射频反射，双工工作有串扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一射频光纤传输系统的毫米波载波生成装置和方法，该装置和方法能保证很低的系统成本，以满足毫米波射频光纤传输系统的需要。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种射频光纤传输系统(RoF，Radio on Fiber)的毫米波载波生成装置，由中心站(1)、光纤链路(2)和基站(3)构成，其特征在于(1)所述的中心站(1)由半导体激光器(1-1)、相位调制器(1-2)和强度调制器(1-3)依次连接组成，采用正弦波(1-4)驱动相位调制器(1-2)，基带信号(1-5)通过强度调制器(1-3)调制到光波上；(2)基站(3)由周期性光滤波器(3-1)、光探测器(3-2)、毫米波带通滤波器(3-3)、放大器(3-4)、天线(3-5)依次连接组成。一种射频光纤传输系统的毫米波载波生成方法，采用上装置，其特征在于(1)在中心站(1)中，采用正弦波(1-4)驱动相位调制器(1-2)，使光波的相位在有效范围内依正弦规律变化，光波的频率在有效范围内依余弦规律变化，实现光波的频率扫描；(2)在基站(3)中采用Fabry-Perot光滤波器(3-1)，利用它的透射响应起伏特性，对扫频光波进行滤波，将频率变化的光波转变成强度变化的光波；(3)在基站(3)中采用光探测器(3-2)和毫米波带通滤波器(3-3)对通过Fabry-Perot光滤波器(3-1)的光波进行光电转换和滤波，生成毫米波载波；(4)在中心站(1)中，基带信号(1-5)通过强度调制器(1-3)调制到光波上；在基站(3)中，基带信号被转移到毫米波载波上，经放大器(3-4)和天线(3-5)发射出去。本发用的原理如下在中心站(1)，采用半导体激光器(1-1)作光源，用相位调制器(1-2)对半导体激光器(1-1)输出的光波作相位调制，选择角速率等于ωsw的正弦波(1-4)作为相位调制器(1-2)的驱动电压，对输出光波在有效波长范围Δλ(对应频率范围Δf)内作周期性扫描，同时保持激光器光功率不变。基带信号(1-5)通过强度调制器(1-3)调制在光波上，光纤链路(2)中传送的是强度受基带信号(1-5)调制而且频率在一定范围内扫描的光波。在基站(3)中，输入光波经周期性光滤波器(3-1)的滤波和光探测器(3-2)的光电变换之后，基带信号(1-5)被转移到了毫米波载波的幅度上，再经放大器(3-4)和天线(3-5)发射出去。因为基带信号(1-5)不影响生成的毫米波频率，故在解释毫米波载波的产生过程中不考虑基带信号(1-5)。在不传送基带信号(1-5)的情况下，中心站最后输出的光波电场为E(t)＝Ecexp(1)其中ωc为光波的中心角频率，Ec为光波电场振幅，β为调相指数。在基站(3)中，来自光纤链路的光波信号进入光接收机之前，首先经过周期性光滤波器(Fabry-Perot光滤波器)(3-1)，其冲激响应为hfp(t)=t2---(2)]]>其中r和t分别为光滤波器的电场反射系数和透射系数，且t2＝1-r2，τfp是光信号在Fabry-Perot光谐振腔内反射一个来回的延迟时间。Fabry-Perot光滤波器(3-1)的输出光波电场可表示为E(t)=Ec(1-R)1-R2exp(-j2ωcτfp){exp]]>+Rexp}---(3)]]>其中R为功率反射系数，R＝r2。因此光探测器(3-2)输出的光电流应当为id(t)=i0(1-R)21+R4-2R2cos2ωcτfp{1+R2+2Rcos}]]>其中i0是平均光电流，且i0＝F·P0，P0、F分别是光探测器(3-2)的输入光功率和响应度。取τfp＝0.5/fsw，fsw为扫描频率，将上式用贝塞尔函数展开为id(t)=i0(1-R)21+R4-2R2cos2ωcτfp{1+R2+2RcosωcτfpJ0(2β)+]]>4RcosωcτfpΣn=1∞(-1)nJ2n(2β)cos]]>4RcosωcτfpΣn=1∞(-1)nJ2n+1(2β)cos}---(4)]]>可见，光探测器(3-2)输出的电信号由若干谐波分量组成，通过选择合适的扫描角频率ωsw，设计中心频率为2nfsw的窄带电滤波器(3-3)，滤波后就可以得到所需要的毫米波，其频率为fm＝2nfsw(5)毫米波载波的表达式为id2n(t)=4i0R(1-R)2cos(ωcτfp)1+R4-2R2cos(2ωcτfp)·J2n(2&b本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种射频光纤传输系统（ＲｏＦ，ＲａｄｉｏｏｎＦｉｂｅｒ）的毫米波载波生成装置，由中心站（１）、光纤链路（２）和基站（３）构成，其特征在于：ａ）所述的中心站（１）由半导体激光器（１－１）、相位调制器（１－２）和强度调制器（１－ ３）依次连接组成，采用正弦波（１－４）驱动相位调制器（１－２），基带信号（１－５）通过强度调制器（１－３）调制到光波上；ｂ）基站（３）由周期性光滤波器（３－１）、光探测器（３－２）、毫米波带通滤波器（３－３）、放大器（３－４）、天线 （３－５）依次连接组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林如俭，修明磊，陈新桥，张奇，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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